本實用新型涉及3D打印領(lǐng)域,尤其是一種基于3D打印技術(shù)的食品打印設(shè)備、食品打印方法及控制系統(tǒng)。
背景技術(shù):
近年來,基于3DP、SLA、SLS等技術(shù)的3D打印設(shè)備不斷更新,新式清洗頭、機構(gòu)等新器件也推陳出新。新器件、新材料的不斷涌現(xiàn),同時推動了3D打印技術(shù)的快速發(fā)展。人們開始研究使用可食用材料進(jìn)行3D打印,研發(fā)可以將食物打印出來的3D食物打印機。
如授權(quán)公告號為CN204070482U的實用新型專利公開了一種多材料食品3D打印裝置,包括食材儲存罐、輸氣管、空氣控制閥、加熱保溫裝置、空氣壓縮機、空氣過濾器、材料注射系統(tǒng)和食品烹飪系統(tǒng),所述食材儲存罐通過所述輸氣管依次與所述空氣控制閥、空氣過濾器和空氣壓縮機連接在一起,所述加熱保溫裝置安裝在所述食材儲存罐上,所述食材儲存罐與所述材料注射系統(tǒng)連接,所述材料注射系統(tǒng)與所述食品烹飪系統(tǒng)連接,所述食品烹飪系統(tǒng)是一種由烤箱板和烤箱門組成的烤箱。該種3D打印裝置通過輸氣管將食材送到材料注射系統(tǒng)對食品進(jìn)行打印,相對于該種3D打印機不能對多種食材原料進(jìn)行混合、加工處理,只能進(jìn)行連續(xù)式的簡單輸送、疊加,無法實現(xiàn)對多種食材原料進(jìn)行混合、加工處理,如復(fù)合口味的糕點、蛋糕等需要多到工序加工的食品,現(xiàn)有的食品3D打印裝置無法完成。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本實用新型實施例提供基于3D打印技術(shù)的食品打印設(shè)備、打印方法及控制系統(tǒng),其主要目的是解決3D打印機不能對多種食材原料進(jìn)行復(fù)雜加工處理,只能進(jìn)行簡單的輸送疊加打印等問題。
為實現(xiàn)上述目的,本實用新型采用的技術(shù)方案如下:基于3D打印技術(shù)的食品打印設(shè)備,包括原料儲存單元、3D打印單元、物料輸送單元,其特征在于:還包括原料處理單元、原料反應(yīng)單元和控制器,所述原料儲存單元藉由物料輸送單元與原料處理單元、原料反應(yīng)單元和3D打印單元連接,所述原料處理單元藉由物料輸送單元與原料反應(yīng)單和3D打印單元連接,所述控制器與原料儲存單元、原料反應(yīng)單、3D打印單元、物料輸送單元和原料處理單元信號連接。
優(yōu)化的,原料處理單元包括至少一個動態(tài)反應(yīng)釜,動態(tài)反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有原料處理裝置,該原料處理裝置為加熱裝置、冷卻裝置、加氣裝置、攪拌裝置、打發(fā)裝置中的任意一種或多種。
優(yōu)化的,3D打印單元包括多軸機械手和打印機構(gòu),該打印機構(gòu)藉由多軸機械手帶動移動。
優(yōu)化的,打印機構(gòu)包括用于顆粒物料移動的機械手、用于液態(tài)物料移動的打印頭、用于固態(tài)物料移動的吸盤中的一種或多種。
優(yōu)化的,物料輸送單元包括輸送管道、設(shè)置于輸送管道上的動力元件和控制閥。
優(yōu)化的,還包括用于對打印后的成品進(jìn)行急速降溫的急冷單元,該急冷單元設(shè)置于3D打印單元處。
優(yōu)化的,還包括自動清洗單元,所述自動清洗單元包括清洗頭、清洗液輸送系統(tǒng)和控制閥,該清洗頭設(shè)置于原料儲存單元和原料處理單元中,清洗液輸送系統(tǒng)與清洗頭連接,控制閥設(shè)置于清洗液輸送系統(tǒng)上,該清洗液經(jīng)由清洗頭噴出并最終由3D打印單元排出。
由上述對本實用新型的描述可知,與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實用新型提供的基于3D打印技術(shù)的食品打印設(shè)備,可通過原料儲存單元、原料處理單元和原料反應(yīng)單元對原料進(jìn)行組合,通過食品打印方法、配料、原料處理、打印輸出及清洗等步驟打印出多種食物,滿足不同物料、口感、顏色等組合需求,滿足食品打印的個性化定制需求。
附圖說明
圖1為基于3D打印技術(shù)的食品打印設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為基于3D打印技術(shù)的食品打印設(shè)備原料儲存單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為基于3D打印技術(shù)的食品打印設(shè)備原料處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖
圖4為基于3D打印技術(shù)的食品打印設(shè)備3D打印單元的結(jié)構(gòu)示意圖
圖5為基于3D打印技術(shù)的食品打印設(shè)備的工作流程圖。
具體實施方式
以下通過具體實施方式對本實用新型作進(jìn)一步的描述。
參照圖1至圖5所示,基于3D打印技術(shù)的食品打印設(shè)備,包括原料儲存單元1、原料處理單元2、原料反應(yīng)單元3、物料輸送單元4、急冷單元5、3D打印單元6、自動清洗單元7;
原料儲存單元1包括儲料倉11、配料計量裝置12,該配料計量裝置12設(shè)置于儲料倉11上;
原料處理單元2包括動態(tài)反應(yīng)釜21、原料處理裝置22和動態(tài)計量裝置,動態(tài)反應(yīng)釜21設(shè)有多個,根據(jù)工藝需要在動態(tài)反應(yīng)釜內(nèi)21設(shè)置原料處理裝置22,該原料處理裝置22為熱裝置、冷卻裝置、加氣裝置、攪拌裝置、打發(fā)裝置中的任意一種,實現(xiàn)對物料的加熱、冷卻、加氣、攪拌、打發(fā)等動態(tài)處理,動態(tài)計量裝置安裝于動態(tài)反應(yīng)釜21上,用于檢測由原料處理單元2輸出的物料重量;
原料反應(yīng)單元3包括靜態(tài)混合器和反應(yīng)計量裝置;
物料輸送單元4包括輸送管道41、設(shè)置于輸送管道上的動力元件42和控制閥43,該輸送管道41將相對應(yīng)的儲料倉11、動態(tài)反應(yīng)釜2、反應(yīng)釜31和3D打印單元連接,動力元件42設(shè)置于輸送管道上41用于對輸送管道內(nèi)提供壓力,控制閥43與配料計量裝置12、動態(tài)計量裝置和動態(tài)計量裝置聯(lián)動;
急冷單元5與3D打印工作腔連接,用于對部分成品進(jìn)行急冷,該急冷單元可使用如液氮冷卻器;
3D打印單元6包括多軸機械手61和打印機構(gòu)62,該打印機構(gòu)62藉由多軸機械手61帶動移動,打印機構(gòu)包括用于顆粒物料移動的機械手、用于液態(tài)物料移動的打印頭、用于固態(tài)物料移動的吸盤中的一種或多種;
自動清洗單元7包括清洗頭71和與清洗頭71連接的供水系統(tǒng)72,該清洗頭71安裝于儲料倉11、原料處理單元中,由于清洗頭71中噴出的水通過原料儲存單元1、動態(tài)反應(yīng)釜2、靜態(tài)混合器3、物料輸送單元4后由3D打印單元中噴出。
參照圖1至圖5所示,基于3D打印技術(shù)的食品打印方法,其特征在于:使用上述的基于3D打印技術(shù)的食品打印設(shè)備,打印步驟如下:
步驟1,配料,控制器根據(jù)打印食品所需的原料清單,選擇相應(yīng)原料儲存單元,每一原料儲存單元中存放一種原料,且原料為顆粒、糊狀或液態(tài)的;
步驟2,原料處理,控制器根據(jù)打印食品所需的工藝,通過物料輸送單元將目標(biāo)原料按配比送入相應(yīng)的原料處理單元,原料處理單元對引入的原料進(jìn)行加熱、冷卻、攪拌、打發(fā)、靜態(tài)混合等處理;
步驟3,原料組合處理,根據(jù)打印食品所需的工藝,選擇與原料反應(yīng)單元連接的原料儲存罐、原料處理單元,物料引入原料反應(yīng)單元后進(jìn)行靜態(tài)混合,靜態(tài)混合后的原料根據(jù)打印工藝返回步驟2或進(jìn)入步驟4;
步驟4,打印輸出,控制器根據(jù)打印食品所需的工藝,選擇與3D打印單元連接的原料儲存單元、原料處理單元、原料反應(yīng)單元,根據(jù)打印食品所需的3D數(shù)據(jù)模型,3D打印單元將3D數(shù)據(jù)模型圖分解為若干平面的疊加,通過原料的層層疊加,最終打印出造型豐富的立體食品;
步驟5,清洗,完成一類食品打印流程,準(zhǔn)備進(jìn)行下一類食品打印步驟前,自動清洗單元將根據(jù)配方對比篩選出兩類食品中待清洗單元并對以上單元進(jìn)行清洗,防止食品的成分差異對最終成品造成影響;完成一個工作周期作業(yè)關(guān)機后將對全系統(tǒng)進(jìn)行清洗。
基于3D打印技術(shù)的食品打印控制系統(tǒng),使用上述的食品打印設(shè)備,其控制器包括云端存儲模塊、動作控制模塊和原料檢測模塊和提示模塊;
云端存儲模塊,存儲原料信息及食品生產(chǎn)的工藝控制信息,并向動作控制模塊傳輸;
動作控制模塊,與食品打印設(shè)備的各個單元連接,并控制各個單元協(xié)同動作實現(xiàn)食品打??;
原料檢測模塊,與原料存儲單元和/或原料處理單元連接,并將檢測數(shù)據(jù)反饋至云端存儲模塊中;
提示模塊安裝于食品打印設(shè)備的各個單元上,并對各個單元工作狀態(tài)進(jìn)行檢測,檢測信息反饋至動作控制模塊中。
具體實施例一:
配方產(chǎn)品實施類(以打印牛油果慕斯蛋糕為例):
步驟1,配料,云端存儲模塊根據(jù)牛油果慕斯蛋打印所需的原料清單,選擇芝士/砂糖/牛奶/蛋黃/吉利丁片/淡奶油/牛油果(去皮去核)/水所在的原料儲存單元,原料為顆粒、糊狀或液態(tài)的;
步驟2,原料處理,動作控制模塊控制各個單元協(xié)同動作,
2.1吉利丁片與水送入原料反應(yīng)單元中進(jìn)行混合;
2.2芝士與糖送入原料處理單元攪拌并加熱至融化,后將2.1加入并攪拌;
2.3牛奶及蛋黃送入原料處理單元攪拌加熱,后將2.1加入并攪拌;
2.4牛油果加牛奶進(jìn)入原料處理單元攪拌,加熱至沸騰,將2.3加入后混合,降溫至25-30℃;
2.5淡奶油進(jìn)入原料處理單元打發(fā)至濕性發(fā)泡(約8成花),加入2.4中均勻混合;
步驟3,原料組合處理,根據(jù)打印食品所需的工藝,選擇與原料反應(yīng)單元連接的原料儲存罐、原料處理單元,物料引入原料反應(yīng)單元后進(jìn)行靜態(tài)混合,靜態(tài)混合后的原料根據(jù)打印工藝返回步驟2或進(jìn)入步驟4;
步驟4,打印輸出,動作控制模塊選擇與3D打印單元連接的原料處理單元進(jìn)行打印,動作控制模塊控制物料輸送單元將反應(yīng)單元2.5中的物料送入3D打印單元中,吸盤通過機械手定位將一層蛋糕胚放置于目標(biāo)位置,打印頭將步驟2.5的物料(即牛油果慕斯)均勻涂抹于蛋糕胚上,再次運用吸盤將一層蛋糕胚放置于慕斯涂層上,打印頭再次涂抹一層慕斯;機械手抓取顆粒物料撒布于慕斯蛋糕表面或夾層,完成后通過急冷單元降溫;
步驟5,清洗,完成食品打印流程,自動清洗單元將根據(jù)配方對比篩選出兩類食品中待清洗單元并對以上單元進(jìn)行清洗,防止食品的成分差異對最終成品造成影響;完成一個工作周期作業(yè)關(guān)機后將對全系統(tǒng)進(jìn)行清洗。
具體實施例二:
定制食品類(非特殊需求人群日常早餐為例):
步驟1,配料,云端存儲模塊根據(jù)用戶身體參數(shù)(歷史記錄或?qū)崟r采集)及用戶錄入信息(口味及數(shù)量等主動選擇項)生成匹配客戶個體狀況的定制式配方,選擇配方目標(biāo)原料所在的原料儲存單元,原料為顆粒、糊狀或液態(tài)的;
步驟2,原料處理,動作控制模塊控制各個單元協(xié)同動作,完成配方中物料處理過程;
步驟3,原料組合處理,根據(jù)打印食品所需的工藝,選擇與原料反應(yīng)單元連接的原料儲存罐、原料處理單元,物料引入原料反應(yīng)單元后進(jìn)行靜態(tài)混合,靜態(tài)混合后的原料根據(jù)打印工藝返回步驟2或進(jìn)入步驟4;
步驟4,打印輸出,動作控制模塊選擇與3D打印單元連接的原料處理單元進(jìn)行打印,動作控制模塊控制物料輸送單元將反應(yīng)單元中的物料送入3D打印單元中,吸盤/打印頭/機械手通過定位分別將配方中的固態(tài)/液態(tài)/顆粒物料放置于目標(biāo)位置,部分配方需通過急冷單元降溫;
步驟5,清洗,完成食品打印流程,自動清洗單元將篩選出待清洗單元并對以上單元進(jìn)行清洗,防止食品的成分差異對最終成品造成影響;完成一個工作周期作業(yè)關(guān)機后將對全系統(tǒng)進(jìn)行清洗。
此處用細(xì)節(jié)來描述本申請的主題以滿足法定要求。然而,該描述本身并非旨在限制本專利的范圍。相反,實用新型人設(shè)想所要求保護(hù)的所針對的還可結(jié)合其他當(dāng)前或未來技術(shù)按照其他方式來具體化,以包括不同的步驟或類似于本文中所描述的步驟組合。此外,盡管術(shù)語“步驟”和/或“框”可在此處用于指示所采用的方法的不同元素,但除非而且僅當(dāng)明確描述了各個步驟的順序時,該術(shù)語不應(yīng)被解釋為意味著此處公開的各個步驟之中或之間的任何特定順序。
盡管用結(jié)構(gòu)特征和/或方法動作專用的語言描述了本主題,但可以理解,所附權(quán)利要求書中定義的主題不必限于上述特征或動作或上述動作的次序。更具體而言,所描述的特征和動作是作為實現(xiàn)權(quán)利要求書的示例形式而公開的。本申請可具體化為其它具體形式而不背離其精神或本質(zhì)特征。所描述的實施例在所有方面都應(yīng)被認(rèn)為僅是說明性而非限制性的。因此,本申請的范圍由所附權(quán)利要求書而非前述描述指示。落入權(quán)利要求書的等效方案的含義和范圍內(nèi)的所有改變都被權(quán)利要求書的范圍所涵蓋。